高频小信号谐振放大器.ppt

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1、第1章 高频小信号谐振放大器,高频小信号调谐放大器是无线电通信设备中的重要电路，它是由晶体管和选频网络共同组成的，具有放大和选频双重功能。本章首先介绍了并联谐振回路及其选频特性，重点讨论了单调谐回路放大器的工作原理及性能指标、双调谐回路放大器的工作原理及性能指标以及小信号调谐放大器的稳定性。,高频小信号谐振放大器,东莞理工学院电子工程学院,高频小信号谐振放大器,1.1 LC选频网络,1、选频网络的作用 2、选频网络的分类 3、选频网络的特性,幅频特性两个重要指标：通频带、矩形系数 相频特性群延迟时间,幅频特性,相频特性,谐振回路,滤波器,A,0.707A,选频网络的幅频特性,0.1A,1,0.

2、707,选频网络的归一化幅频特性,矩型系数定义:,通频带定义:,0.1,1.1.2 LC选频回路,LC单谐振回路,LC耦合谐振回路,1、LC单谐振回路,并联谐振回路,串联谐振回路,串联电路的总阻抗：,1、串联谐振回路,（1）串联谐振电路的结构,电感线圈L中的损耗,串联电路的总阻抗：,电抗,电阻,2、并联谐振回路,(1)电路结构 并联谐振回路,a)并联谐振电路阻抗：,电感线圈L中的损耗,导纳,电导,电纳,阻抗,同左,同左,串联谐振回路,并联谐振回路,两种形式的并联谐振回路（等效）,信号源内阻及负载对谐振的影响,空载,有载,1、设有一级单调谐中频放大器，其品质因数 Q=80，谐振在fO=465KH

3、z上，求通频带。,2、一并联单谐振回路如下图，已知R=100，L=100 Ism=5mA。1）求fO、Q、ILm；2）将该电路等效为另一种并联电路形式，求RP、Qp；3）若考虑信号源内阻及负载，并已知Rs=100 RL=100,求QL。,，C=200PF，,作业题,部分接入的并联谐振回路指的是在保证简单并联谐振回路的元件数值L和C不变，即回路谐振频率不变的情况下，通过改变接入系数p来调节谐振阻抗的大小，以便与信号源内阻或负载匹配的回路。,1.1.3 部分接入的并联谐振回路,接入系数p定义为接入电压与回路两端总电压U的比值。图1.1（a）所示电路的接入系数p为,1.接入系数p,式中，M为 与 之

4、间的互感，回路的总电感。如果 与 之间没有互感，即M=0，则。,图1.1 几种形式的部分接入并联谐振回路,负载电阻部分接入有两种情况：一是负载电阻 接在电感线圈抽头上。如图1.2（a）所示；二是 接在容抗的一部分 上，如图1.2（b）所示。在分析电路时，通常将负载部分接入的电路折合成由图1.2（c）所示的等效电路来进行分析。,2.负载电阻部分接入的并联谐振回路,图1.2 负载电阻部分接入的并联谐振回路,如果有恒流源 接到部分电抗上，如图1.3（a）或（b）所示，则前面所述的等效方法也完全适用。即若将图1.3（a）或（b）转换为图1.3（c）的等效电路，则要求图（a）或图（b）电路中电源产生的功

5、率与图（c）中电源产生的功率相等，即,3.电源部分接入并联谐振电路,图1.3 电源部分接入的并联谐振回路,1.2 高频小信号调谐放大器,1.2.1 晶体管高频小信号等效模型晶体管是非线性元件。一般情况下，必需考虑其非线性特点，但是，在小信号运用时，可将晶体管视为线性元件。在对工作在线性状态下的晶体管电路进行分析时，通常采用等效电路来模拟晶体管的内部工作过程。,晶体管高频等效电路的建立有两种方法：一是根据晶体管内部发生的物理过程拟定模型而建立的物理参数等效电路，如常用的晶体管混合型参数等效电路；另一种是把晶体管看作是一个有源二端口网络，先从外部端口列出电流和电压的方程，然后拟定满足方程的网络模型

6、而建立的网络参数等效电路，如、和参数等效电路。,分析高频小信号调谐放大器的性能时，一般常用高频参数等效电路来代替晶体管进行电路分析。,参数具有导纳量纲，是导纳参数。因为高频放大器的调谐回路以及下一级负载大都与晶体管并联，因此用参数计算比较方便。把晶体管视为二端口网络，如图.4所示。可见，二端口共有四个变量，即输入电流、输入电压、输出电流 和输出电压。,图1.4 共射晶体管等效为二端口网络,式中四个参数下标表示晶体管为共射组态。若两个端口的变量用、表示，则得到的参数方程为：,式中：定义为晶体管输出端短路时的输入导纳。它反映了晶体管输入电压对输入电流的控制能力，其倒数就是晶体管的输入阻抗。,定义为

7、晶体管输出端短路时的正向传输导纳。它反映了晶体管输入电压对输出电流的控制能力。越大，说明晶体管的放大能力越强。,定义为晶体管输入端短路时的反向传输导纳。它反映了晶体管输出电压对输入电流的影响，即晶体管内部的反向传输作用或称晶体管内部反馈作用。越大，说明晶体管内部反馈越强。的存在给晶体管工作带来很大危害，应尽可能减小以削弱其影响。,定义为晶体管输入端短路时的输出导纳。它反映了晶体管输出电压对输出电流的影响，其倒数就是晶体管的输出阻抗。,由Y参数方程可画出其等效电路，如图1.5所示。,图1.5 共射晶体管Y参数等效电路,晶体管的Y参数与频率有关，当工作频率在较宽的范围内变化时，晶体管的Y参数亦会随

8、之变化，因此，Y参数的获取，应注意工作条件和工作频率。Y参数还是一个复数，在分析和计算时，Y参数通常可以表示为,1.高频小信号放大器的组成 输入回路：一般由调谐回路或滤波回路构成。它把从天线信号中选择出的有用信号输入到晶体管基极。如接收机中的高频放大器的输入回路。晶体管：它是调谐放大器具有放大作用的核心部件。,1.2.2 高频小信号调谐放大器,负载：一般由谐振回路构成放大器的负载，它具有选频作用。当信号在并联谐振回路的谐振频率附近时，回路阻抗最大，放大器增益较高；反之，如果信号频率远离谐振频率，则回路阻抗急剧下降，放大器增益则降低。,2.放大器的Y参数等效电路,图1.6 单调谐回路放大器的Y参

9、数等效电路,图1.7 简化的Y参数等效电路,图1.8 单向化的简化Y参数等效电路,1）电压增益电压增益定义为,3、单调谐放大器的主要技术指标,由放大器通频带的定义可知，当 时，可得通频带，即,2）通频带,矩形系数Kr 0.1 为,3）矩形系数,1.多级单调谐放大器的增益如放大器有n级，各级电压增益分别为A1，A2，An，则级联后总的增益为各级电压增益的乗积。,4、多级单调谐回路放大器,2、多级单调谐放大器的通频带 n级相同的单调谐放大器级联时，总通频带为,引起小信号调谐放大器不稳定的因素.晶体管的内部反馈对放大器的有害影响外部干扰产生的反馈对放大器稳定性的影响,1.2.6 谐振放大器的稳定性,

10、1）中和法2）失配法,2、提高小信号调谐放大器稳定性的措施,1.3 集中选频放大器,图1.9 集中选频放大器的组成,与分立元件的多级调谐放大器相比，集中选频放大器有以下特点。可选用矩形系数接近于1的优质滤波器，因而放大器的选择性好，调整也容易。变换中心频率和带宽方便。如图1.10所示，只要拨动开关换滤波器，从而改变中心频率和带宽。,图1.10 中心频率和带宽可变的集中选频放大器,温度稳定性好。分散式选频放大器中，每个滤波器都与温度敏感的晶体管相连，固而温度对滤波特性影响大。而集中选频放大器只有与滤波器相连的晶体管才对滤波性能产生影响。如果选用温度特性好的宽放电路，则温度稳定性就更好。,采用集成的宽带集中选频放大器，可以缩小电路体积，提高工作可靠性，从而优化电路。,1.3.1 集中选频滤波器 LC集中选频滤波器石英晶体滤波器 陶瓷滤波器 声表面波滤波器,